燃料电池混合动力应用及展望 .ppt

1,燃料电池混合动力应用及展望,SeminarI,导师孙公权研究员辛勤研究员,报告人孙伟,,2,主要内容,意义应用形式及研究实例同超级电容联用同二次电池联用同光电解池联用车用混合动力展望,,3,高效环境友好安静可靠性高,为什么要用混合动力,A在瞬时的大功率需求下性能有限B燃料电池成本昂贵C燃料电池热管理D●●●,燃料电池的优势,,燃料电池存在的问题,★捕获或回收其他形式的能量,4,混合应用的主要形式,同超级电容联用同二次电池联用同光电池光解池联用,,,,MaxwellTechnologiesintheUnitedStatesNESSCapacitorCompanyinSouthKoreaOkamuraLaboratoryinJapanEPCOSinEurope.,超级电容的主要生产厂商,,5,研究实例,Louis.P.Jarvisetal.JournalofPowerSources.1999（79）60–631,System25WPEMFCand70Fcapacitorhybridbaselinecurve.,实验25W的质子交换膜燃料电池（PEMFC）70F电容，Panasonic方式并行连接测试18W2min-2.5W18min循环负载实验结果单独由燃料电池不能维持10秒钟混合应用可以运行24h没有发现电池性能降低,,同超级电容联用,6,同二次电池联用1/4,Passiveconnected,,Withpartiallydepletedbattery,Withfullychargedbattery,Passive联结方式不能使燃料电池性能得到充分发挥,,,7,,withvoltageregulatorandpartiallydepletedbattery,同二次电池联用2/4,,Activelyconnected,Withvoltageclippingandfullychargedbattery,8,DMFC8cells输出125mW锂电池750mWhmodelSKBAT300S,JaesungHan,E.-S.Park.JournalofPowerSources.2002112477–483,结果只用燃料电池却几乎不能提供通话能力同锂离子电池联用可以提供通话15分钟,Voltagevariationduringtalkandstandbymodes.,研究实例1－DMFC同锂电池联用,,为手机供电,同二次电池联用3/4,9,PEM25W,6cells铅酸1.2Ah*2（8kw/kgpeakpowerdensity）0.160kg联用方式并联测试方法18W2.5W不同比例的负载实验。,,,,研究实例2－PEM同铅酸电池联用,,,LouisP.Jarvis.JournalofPowerSource199870.253-257,同二次电池联用4/4,10,运行光电设备多余的能量通过可以用于氢气生成。储存的氢气可以在低照度或夜间用于燃料电池的运行发电。,安静无污染几乎无需日常的维护适合为偏远地区提供电力,多晶的光电阵列电解剂氢储存室质子交换膜燃料电池控制系统,IsolatedhybridPV–FCgenerationsystem,Th.F.El-Shatteretal.RenewableEnergy200227479–485,同光电解池联用,,Solar-FC混合系统优势,PV–electrolyzer–FC系统组成,11,车用混合动力FCHVs1/5,系统的复杂性增加，尤其是控制系统的复杂性二次电池增加系统重量的增加,启动快速利用减速浪费的能量燃料电池体积缩小延长了燃料电池寿命系统运行更为有效,,混合应用的优势,混合应用的劣势,2.模拟计算ADVISOR（NREL）PSAT（PNGVANL）VP-SIM（OhioStateUniversity）,研究方法,1.实验测试,,○当高负载或处于加速时，两者同时供电○中等负载时由燃料电池供电○低负载时，二次电池供电,12,车用混合动力FCHVs2/5,研究实例,,Fuelcellhybridvehiclesystem,混合动力考察的要点技术可行性性能价格比,13,车用混合动力FCHVs3/5,,Powerdemand,batterypowerandfuelcellpowerasafunctionoftimeforFUDScycle.,,14,Fueldistancekm/kgH2tohybrideratio0;0.2;0.33;0.6;0.73,Life-cyclecosttohybridratio0-1,,车用混合动力FCHVs4/5,hybridratiomaximumvehiclepower–maximumfuelcellpower/maximumvehiclepower,15,Baselineforfuelcellvehiclehybridization,,车用混合动力FCHVs5/5,KwiSeongJeong,ByeongSooOh.JournalofPowerSources200210558–65,16,混合动力应用展望,,HondaFCX–ultra-capacitors,MaximumSpeed93mph150km/hDrivingRange220miles355kmMaximumPowerOutput80hp60kWMaximumDriveTorque201lb-ft272NmMotorTypeACsynchronousStackTypePEFCprotonexchangemembranetypeBallardPowerOutput78kWTypeCompressedgaseoushydrogen5,000psiFuelCapacity156.6literEnergyStorageAnultra-capacitorarray,,SPECIFICATIONS,充满诱惑力的概念产品,17,,ToyotaFCHVFuelCellHybridVehicle,,FuelcellPEMFC90kWMotorSynchronizedpermanentmagnet80kW260NmFuelHydrogen-absorbingalloytankBatteryNickel-metalhydridebattery,SPECIFICATIONS,充满诱惑力的概念产品,18,,PeakPower-65kW87hpFuelPressure-5000psiDrivingRange-260-320kmType-PEMStacks-BallardMark902SeriesReactants-Hydrogen/AirHighVoltageBattery-SANYONi-MHHybridBatterySystem,Fordthirdgeneration,,SPECIFICATIONS,充满诱惑力的概念产品,19,,SunLinehybridfuelcellbus,BusManufacturer/ModelElDoradoNational/EZRider2CurbWeight25,180lbRegenerativeBrakingYesElectricMotorSiemens2X85kW650VDCPowerPlantUTCFuelCells/PEMPowerPlantPowerRating60kWcontinuousFuelStorageNinequantumcylinderswithcompressedhydrogenTopSpeed55mphWeight25,180lbEnergyStoragePanasonicleadacid/4812-Vbatteriesintwomodules,,SPECIFICATIONS,充满诱惑力的概念产品,20,,展望,随着电子技术、自动控制技术的日趋成熟，混合动力应用具备现实可能性。混合动力应用短期内具备价格优势，长期看具备性能优势燃料电池（质子交换膜燃料电池）应用过程当中，混合动力应用形式可能是过渡形式，也可能是最终应用形式。,借助其他能量储存形式，燃料电池会更快走向实用,21,Thanksforyourattention,